有機(jī)共軛小分子電存儲(chǔ)器件性能的界面調(diào)控.pdf

1、隨著信息技術(shù)在人們生活中的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)成為了制約信息技術(shù)發(fā)展的重要瓶頸。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料由于其自身尺寸的限制，逐漸已經(jīng)無(wú)法滿足人們的日常需求。有機(jī)電存儲(chǔ)材料由于其工藝簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)有望成為信息存儲(chǔ)技術(shù)的主要載體。然而，目前的電存儲(chǔ)器件研究中，通過(guò)單一的分子設(shè)計(jì)手段對(duì)器件性能改善程度有限，無(wú)法達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求，需要多種手段綜合運(yùn)用提高器件性能。另一方面，在有機(jī)光電領(lǐng)域，界面調(diào)控在增強(qiáng)器件性能方面效果顯

2、著，得到了廣泛研究。遺憾的是，該技術(shù)尚未在有機(jī)電存儲(chǔ)領(lǐng)域得到應(yīng)用。本文率先從界面調(diào)控的角度入手，通過(guò)對(duì)有機(jī)電存儲(chǔ)器件中底電極/功能層界面、功能層內(nèi)晶疇/晶疇界面、功能層/頂電極界面的調(diào)控，初步探究界面調(diào)控對(duì)有機(jī)電存儲(chǔ)器件性能的影響。研究?jī)?nèi)容主要從以下三個(gè)方面展開(kāi)：
　?。?）ITO基底與有機(jī)分子層界面對(duì)有機(jī)電存儲(chǔ)器件性能的影響：設(shè)計(jì)合成了具有雙電荷陷阱的有機(jī)共軛小分子PTZ-PTZO-CN，基于該分子進(jìn)行器件制備。通過(guò)在ITO基底

3、表面引入膦酸衍生物進(jìn)行修飾，利用膦酸衍生物具備的功能基團(tuán)改變基底/功能層界面。界面調(diào)控有效降低了器件的開(kāi)啟電壓，使得器件在有效電壓內(nèi)三進(jìn)制穩(wěn)定性得到了極大的提高。通過(guò)XRD和GISRAX的表征，發(fā)現(xiàn)這樣的改變是由于在ITO基底引入膦酸衍生物后，由于膦酸衍生物所具有的功能基團(tuán)，改變了基底/功能層界面，對(duì)功能層有機(jī)共軛小分子的堆積產(chǎn)生誘導(dǎo)作用，改善了有機(jī)共軛小分子在薄膜內(nèi)部的堆積，提高了載流子遷移率，最終降低了開(kāi)啟電壓。通過(guò)研究，證實(shí)了隨著

4、基底/功能層界面的調(diào)控，能夠影響電存儲(chǔ)器件中功能層的堆積，對(duì)有機(jī)電存儲(chǔ)器件的重現(xiàn)性產(chǎn)生較大的影響，為今后設(shè)計(jì)低能耗、更可靠的多進(jìn)制存儲(chǔ)器件提供參考。
　?。?）功能層中晶疇/晶疇界面對(duì)器件性能的影響：通過(guò)對(duì)苯環(huán)取代基位置的調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)合成了一組位置異構(gòu)分子α-PBT和β-PBT，改變功能層中分子晶粒尺寸，調(diào)節(jié)功能層中有機(jī)共軛小分子的晶疇/晶疇界面。將這兩個(gè)化合物分別制成三明治結(jié)構(gòu)的薄膜器件進(jìn)行電存儲(chǔ)性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)分子器件均表現(xiàn)出

5、二進(jìn)制非易失性（WORM）性能，但是他們的開(kāi)啟電壓存在較大的差異。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，隨著分子中苯環(huán)取代基位置的改變，兩個(gè)分子的空間構(gòu)型發(fā)生了變化，使得分子薄膜內(nèi)的結(jié)晶方式發(fā)生了改變，最終對(duì)兩個(gè)分子薄膜中的晶粒尺寸產(chǎn)生了影響。β-PBT分子的晶粒明顯比α-PBT分子的晶粒大，在相同距離下，晶粒大的分子其晶界數(shù)量更少，使得載流子傳輸更易，器件開(kāi)啟電壓降低。這說(shuō)明在有機(jī)電存儲(chǔ)器件中，有機(jī)共軛小分子的晶疇/晶疇界面勢(shì)能極大地影響著器件性能。調(diào)控功能

6、層有機(jī)共軛小分子晶疇/晶疇界面，對(duì)降低器件能耗具有重要作用，為后續(xù)設(shè)計(jì)低能耗高性能的存儲(chǔ)器件提供參考。
　?。?）功能層/頂電極界面對(duì)有機(jī)電存儲(chǔ)器件性能的影響：設(shè)計(jì)合成了兩個(gè)以吩噻嗪和三苯胺為骨架的donor-accepter-donor（D-A-D）結(jié)構(gòu)的有機(jī)共軛小分子，通過(guò)對(duì)吩噻嗪基團(tuán)中的硫原子進(jìn)行不同程度的氧化，來(lái)比較功能層薄膜表面形貌及電存儲(chǔ)性能的差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明吩噻嗪基團(tuán)中的砜基相比于亞砜基團(tuán)的吸電子能力明顯增強(qiáng)，同樣